專利名稱：一種用于點(diǎn)衍射干涉儀針孔對(duì)準(zhǔn)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)精密裝調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于點(diǎn)衍射干涉儀中針孔的精密對(duì)準(zhǔn)裝置和方法。
背景技術(shù)：
投影光刻物鏡為了實(shí)現(xiàn)要求的分辨率及臨界尺寸，需要光學(xué)系統(tǒng)波像差達(dá)到衍射極限.極紫外光刻的工作在波長(zhǎng)為13 14nm的極紫外波段，這就要求光學(xué)系統(tǒng)的波像差要小于InmRMS，而對(duì)單個(gè)反射鏡鏡面的面形偏差更是要到0. 25nmRMS.要實(shí)現(xiàn)如此高精度的光學(xué)加工，首先要實(shí)現(xiàn)高精度的光學(xué)檢測(cè)技術(shù)。常規(guī)干涉檢測(cè)技術(shù)諸如菲索干涉儀、泰曼干涉儀受制于參考面精度的限制，難以達(dá)到如此高精度的光學(xué)系統(tǒng)波像差和光學(xué)元件面形檢測(cè)。點(diǎn)衍射干涉儀利用針孔衍射產(chǎn)生近似理想的球面波作為參考波，技術(shù)上消除了常規(guī)干涉儀中參考面帶來的誤差，提高了檢測(cè)精度，可以用于極紫外投影光刻物鏡中光學(xué)元件面形和光學(xué)系統(tǒng)波像差的檢測(cè)。一種檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)波像差的移相點(diǎn)衍射干涉儀是由物面針孔板、透射光柵、像面針孔板以及光電探測(cè)器組成，由物面針孔板上的針孔衍射產(chǎn)生理想的球面波經(jīng)被測(cè)光學(xué)元件或系統(tǒng)會(huì)聚后，經(jīng)過透射光柵發(fā)生衍射，并在像面針孔板上形成若干衍射級(jí)，使+1級(jí)(或0級(jí))衍射光通過像面針孔板上的一個(gè)針孔衍射產(chǎn)生理想球面波作為參考光，0級(jí)(或+1級(jí))衍射光經(jīng)過像面針孔板上一個(gè)窗作為測(cè)試光，其他衍射級(jí)次被像面針孔板的不透明部分遮擋。測(cè)試光和參考光在光電探測(cè)器上形成干涉條紋。一種檢測(cè)元件面形的點(diǎn)衍射干涉儀由會(huì)聚照明系統(tǒng)、針孔板以及光點(diǎn)探測(cè)器組成，一般是將針孔置于被檢球面的球心處。由針孔衍射而出的近理想球面波分成兩部分，一部分作為測(cè)試光經(jīng)被檢球面反射后，附帶了被檢球面的面形信息，在針孔板反射后通過中繼光學(xué)系統(tǒng)打到光電探測(cè)器上；另一部分作為參考光經(jīng)中繼光學(xué)系統(tǒng)后直接打到光電探測(cè)器上。兩路光干涉得到干涉圖，加以適當(dāng)?shù)囊葡嗉夹g(shù)，對(duì)采集到的干涉圖做處理后就能夠得到被檢球面的面形fe息。無論是利用點(diǎn)衍射干涉儀檢測(cè)投影物鏡的波像差還是檢測(cè)光學(xué)元件面形，都涉及到匯聚光波與針孔的精密對(duì)準(zhǔn)。針孔的精密對(duì)準(zhǔn)作為點(diǎn)衍射干涉儀的核心技術(shù)之一，針孔的軸向、徑向位置的失調(diào)將降低衍射光強(qiáng)度，增大針孔衍射產(chǎn)生的球面波波面誤差，進(jìn)而影響到到干涉儀的檢測(cè)精度。文章((Fourier transform interferometer alignment method))描述了一禾中基于實(shí)時(shí)傅里葉變換的干涉儀計(jì)算機(jī)輔助對(duì)準(zhǔn)方法，用于點(diǎn)衍射干涉儀檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)的針孔對(duì)準(zhǔn)。該方法對(duì)光電探測(cè)器采集到的光場(chǎng)分布做傅里葉變換，利用該信息指導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)過程，最終實(shí)現(xiàn)零級(jí)衍射光通過參考針孔能量最大的目標(biāo)，完成針孔對(duì)準(zhǔn)。文章《相移點(diǎn)衍射干涉儀的高精度對(duì)準(zhǔn)》中描述了一種基于條紋對(duì)比度的點(diǎn)衍射干涉儀對(duì)準(zhǔn)技術(shù)。該方法采用干涉條紋的頻域?qū)Ρ榷茸鰹樵u(píng)價(jià)函數(shù)，以得到對(duì)比度最大值做為調(diào)整目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)針孔的對(duì)準(zhǔn)。
由于點(diǎn)衍射干涉儀在檢測(cè)系統(tǒng)波像差和檢測(cè)元件面形偏差時(shí)的結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致上述文獻(xiàn)中描述的點(diǎn)衍射干涉儀針孔的對(duì)準(zhǔn)技術(shù)都只適用于檢測(cè)系統(tǒng)波像差時(shí)的點(diǎn)衍射干涉儀的對(duì)準(zhǔn)，而不適用于檢測(cè)元件面形時(shí)的點(diǎn)衍射干涉儀中針孔對(duì)準(zhǔn)。點(diǎn)衍射干涉儀還應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)控針孔對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)，以保證長(zhǎng)期測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為點(diǎn)衍射干涉儀中聚焦光斑與衍射針孔的精確對(duì)準(zhǔn)和對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控提出一種用于點(diǎn)衍射干涉儀針孔對(duì)準(zhǔn)的裝置和方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種用于點(diǎn)衍射干涉儀針孔對(duì)準(zhǔn)的裝置，該裝置包括激光器、激光擴(kuò)束鏡、第一分光棱鏡、二分之一波片、第二分光棱鏡、第三分光棱鏡、四分之一波片、聚焦鏡、針孔板、三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)、第一激光功率計(jì)、第二激光功率計(jì)、第三激光功率計(jì)、位置探測(cè)器和計(jì)算機(jī)；所述激光器發(fā)出的光入射到激光擴(kuò)束鏡，光經(jīng)激光擴(kuò)束鏡擴(kuò)束準(zhǔn)直后入射到第一分光棱鏡，經(jīng)過第一分光棱鏡的光一部分透射、另一部分反射到第二激光功率計(jì)靶面上，經(jīng)過第一分光棱鏡透射出的光入射到二分之一波片上，經(jīng)過二分之一波片的光入射到第二分光棱鏡上，經(jīng)過第二分光棱鏡的光全部透過入射到四分之一波片上，經(jīng)過四分之一波片的光入射到聚焦鏡，經(jīng)過聚焦鏡的光匯聚到針孔板上，針孔板安裝在三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)上，經(jīng)過針孔板的光一部分發(fā)生衍射后被第一激光功率計(jì)接收、經(jīng)過針孔板的另一部分光反射到聚光鏡，經(jīng)過聚光鏡的光入射到四分之一波片，經(jīng)過四分之一波片的光入射到第二分光棱鏡上，經(jīng)過第二分光棱鏡的光入射到第三分光棱鏡，經(jīng)過第三分光棱鏡的光一部分透射到位置探測(cè)器、另一部分光反射到第三激光功率計(jì)上。本發(fā)明提供的一種用于點(diǎn)衍射干涉儀針孔對(duì)準(zhǔn)的方法，該方法由計(jì)算機(jī)控制完成包括以下步驟第一步，設(shè)定三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)的掃描范圍和分辨率；第二步，控制三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維方向上的掃描一步；第三步，同時(shí)記錄第一激光功率計(jì)和第二激光功率計(jì)上的功率值計(jì)讀數(shù)，并計(jì)算第一激光功率計(jì)與第二激光功率計(jì)讀數(shù)的比值；第四步，判斷三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)的掃描是否完成，如果沒有完成，重復(fù)第二步到第四步，如果完成，繼續(xù)進(jìn)行第五步；第五步，將三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到第一激光功率計(jì)與第二激光功率計(jì)比值最大的地方；第六步，判斷掃描的分辨率是否足夠小以滿足對(duì)準(zhǔn)要求，如果不滿足對(duì)準(zhǔn)要求重復(fù)第一步到第六步，在重復(fù)第一步設(shè)定三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)的掃描范圍和分辨率時(shí)，縮小掃描范圍并提高掃描分辨率，如果滿足對(duì)準(zhǔn)要求繼續(xù)進(jìn)行第七步；第七步，完成掃描，記錄第一激光功率計(jì)與第二激光功率計(jì)比值，記錄第三功率計(jì)與第二激光功率計(jì)比值，記錄位置探測(cè)器探測(cè)到的光斑質(zhì)心位置，實(shí)現(xiàn)針孔對(duì)準(zhǔn)；第八步，讀取第三激光功率計(jì)與第二激光功率計(jì)的功率計(jì)讀數(shù)，并計(jì)算其比值；第九步，判斷該比值是否與完成對(duì)準(zhǔn)時(shí)的比值相同，如果是，重復(fù)第八步與第九步，如果否，繼續(xù)接進(jìn)行第十步；第十步，讀取位置探測(cè)器探測(cè)到的光斑質(zhì)心位置；第十一步，判斷第十步位置上探測(cè)器探測(cè)到的光斑質(zhì)心位置是否與所述第七步完成掃描時(shí)的位置值相同，如果否，進(jìn)行第十二步，如果是，進(jìn)行第十三步；第十二步，徑向調(diào)整小孔位置，調(diào)整完畢后返回第十步；第十三步，軸向調(diào)整小孔位置，調(diào)整完畢后返回第八步，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控針孔對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)。
本發(fā)明有益效果是，本發(fā)明在針孔對(duì)準(zhǔn)時(shí)采用針孔衍射出的能量占激光總能量的比率做為針孔對(duì)準(zhǔn)的判據(jù)，控制三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)找到最佳對(duì)準(zhǔn)位置，三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)掃描時(shí)逐次遞減掃描范圍和掃描分辨率，提高了對(duì)準(zhǔn)速度；本發(fā)明在監(jiān)控針孔對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，采用功率探測(cè)與光斑質(zhì)心位置探測(cè)相結(jié)合的方式，當(dāng)針孔失調(diào)時(shí)，能夠判斷針孔是徑向失調(diào)還是軸向失調(diào)，便于快速的再次對(duì)準(zhǔn)針孔；本發(fā)明采用一個(gè)單獨(dú)的激光功率計(jì)探測(cè)激光器功率的變化，采用激光功率的比值而不是絕對(duì)值來反映針孔的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)，克服了激光功率變化對(duì)針孔對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的誤判斷。
圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明針孔對(duì)準(zhǔn)流程圖；圖3是本發(fā)明實(shí)時(shí)監(jiān)控針孔對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)流程圖。其中1、激光器，2、激光擴(kuò)束鏡，3、第一分光棱鏡，4、二分之一波片，5、第二分光棱鏡，6、第三分光棱鏡，7、四分之一波片，8、聚焦鏡，9、針孔板，10、三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)，11、第一激光功率計(jì)，12、第二激光功率計(jì)，13、第三激光功率計(jì)，14、位置探測(cè)器，15、計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的裝置和應(yīng)用方法。如圖1所示，是本發(fā)明提供一種用于點(diǎn)衍射干涉儀針孔對(duì)準(zhǔn)的裝置，通過該裝置可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)衍射干涉儀中聚焦光斑與衍射針孔的精確對(duì)準(zhǔn)和實(shí)時(shí)監(jiān)控。該裝置包括激光器1、激光擴(kuò)束鏡2、第一分光棱鏡3、二分之一波片4、第二分光棱鏡5、第三分光棱鏡6、四分之一波片7、聚焦鏡8、針孔板9、三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)10、第一激光功率計(jì)11、第二激光功率計(jì)12、第三激光功率計(jì)13、位置探測(cè)器14和計(jì)算機(jī)15。其中激光器1發(fā)出的激光為線偏振光；激光擴(kuò)束鏡2對(duì)激光進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直；第一分光棱鏡3的分光比保證大部分能量透射而少部分能量反射到第二激光功率計(jì)12的靶面上；二分之一波片4的作用是改變激光的偏振方向；第二分光棱鏡5是偏振分光棱鏡，它與二分之一波片4配合使用可以使通過二分之一波片4的偏振激光全部通過該第二分光棱鏡5 ；四分之一波片7的作用是將激光由線偏振光轉(zhuǎn)變成圓偏振光，將反射回的圓偏振光再轉(zhuǎn)變成線偏振光，但振動(dòng)方向與原來的線偏振光的振動(dòng)方向比較旋轉(zhuǎn)了 90度；聚焦鏡8的作用是將激光匯聚到針孔板9上；三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)10能夠帶動(dòng)安裝在其上的針孔板9三維掃描移動(dòng)；第三分光棱鏡6使得能量一部分透射到位置探測(cè)器14，一部分反射到第三激光功率計(jì)13 ；第一激光功率計(jì)11，第二激光功率計(jì)12，第三激光功率計(jì)13能夠探測(cè)照射到其上的激光的功率；位置探測(cè)器14能夠探測(cè)照射到其上的光斑的質(zhì)心；計(jì)算機(jī)15記錄激光功率計(jì)探測(cè)到的激光功率和位置探測(cè)器探測(cè)到的光斑質(zhì)心，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，控制三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)10運(yùn)動(dòng)。照射到第一激光功率計(jì)11上的激光是由激光器1發(fā)出，依次經(jīng)過激光擴(kuò)束鏡2、第一分光棱鏡透射3、二分之一波片4、第二分光棱鏡透射5、四分之一波片7、聚焦鏡8、針孔板衍射9 (透射)，其上功率值的變化與激光器1功率波動(dòng)和針孔板9衍射效率相關(guān)，是激光器1功率波動(dòng)與針孔板9對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的綜合結(jié)果。照射到第二激光功率計(jì)12上的激光是由激光器1發(fā)出，依次經(jīng)過激光擴(kuò)束鏡2透射，第一分光棱鏡3反射，其上功率值的變化只與激光器1功率波動(dòng)有關(guān)。照射到第三激光功率計(jì)13上的激光是由激光器1發(fā)出，依次經(jīng)過激光擴(kuò)束鏡2、第一分光棱鏡3透射、二分之一波片4、第二分光棱鏡5透射、四分之一波片7、聚焦鏡8、針孔板9反射、聚焦鏡8、四分之一波片7、第二分光棱鏡5反射、第三分光棱鏡6反射，其上功率值的變化與激光器1功率波動(dòng)和針孔板9衍射效率相關(guān)。照射到位置探測(cè)器14上的激光是由激光器1發(fā)出，依次經(jīng)過激光擴(kuò)束鏡2，第一分光棱鏡3透射、二分之一波片4、第二分光棱鏡5透射、四分之一波片7、聚焦鏡8、針孔板9反射、聚焦鏡8、四分之一波片7、第二分光棱鏡5反射、第三分光棱鏡6透射，其上光斑質(zhì)心的位置與針孔板9上針孔的徑向位置失調(diào)有關(guān)。下面結(jié)合附圖來說明本發(fā)明要完成針孔50nm精度對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中三維調(diào)整機(jī)構(gòu)10的最大行程為三個(gè)軸均為10 μ m，最小分辨率三個(gè)軸均可達(dá)lOnm。如圖2所示，是針孔對(duì)準(zhǔn)流程圖。針孔對(duì)準(zhǔn)流程為第一步，設(shè)定三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)10的掃描范圍和分辨率，在第一次設(shè)定時(shí)，可設(shè)定三個(gè)軸的掃描范圍均為10 μ m，掃描分辨率均為0. 5 μ m，掃描完整個(gè)行程共需要掃描8000下；第二步，控制三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)10進(jìn)行三維方向上的掃描一步；第三步，同時(shí)記錄第一激光功率計(jì)11和第二激光功率計(jì)12上的功率值計(jì)讀數(shù)，并計(jì)算第一激光功率計(jì)11與第二激光功率計(jì)12讀數(shù)的比值；第四步，判斷三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)10的掃描是否完成，如果沒有完成，重復(fù)第二步到第四步，如果完成，繼續(xù)接下來的第五步，在第一次設(shè)定時(shí)，第二步到第四步要重復(fù)執(zhí)行8000次；第五步，將三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)10運(yùn)動(dòng)到第一激光功率計(jì)11與第二激光功率計(jì)12比值最大的地方；第六步，判斷掃描的分辨率是否滿足對(duì)準(zhǔn)要求，如果不滿足對(duì)準(zhǔn)要求重復(fù)第一步到第六步，再重復(fù)第一步設(shè)定三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)10的掃描范圍和分辨率時(shí)，縮小掃描范圍并提高掃描分辨率，如果滿足對(duì)準(zhǔn)要求繼續(xù)接下來的第七步，在第一次設(shè)定時(shí)，設(shè)定的分辨率為0. 5 μ m，顯然不滿足50nm對(duì)準(zhǔn)精度的要求，于是重復(fù)第一步到第六步，此時(shí)在第一步設(shè)定掃描范圍時(shí)可將掃描范圍設(shè)定為1 μ m(該值要不小于上次設(shè)定的分辨率的2倍)，掃描分辨率設(shè)定為50nm，執(zhí)行判斷分辨率是否足夠小以滿足對(duì)準(zhǔn)要求時(shí)，分辨率50nm已經(jīng)滿足對(duì)準(zhǔn)精度50nm的要求，可以執(zhí)行第七步；第七步，完成掃描，記錄第一激光功率計(jì)11與第二激光功率計(jì)12比值，記錄第三功率13計(jì)與第二激光功率計(jì)12比值，記錄位置探測(cè)器14探測(cè)到的光斑質(zhì)心位置。此時(shí)第三激光功率計(jì)13上的功率值與第二激光功率計(jì)12上的功率值之比最小。針孔對(duì)準(zhǔn)流程在計(jì)算機(jī)15的控制下完成的。計(jì)算機(jī)15控制三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)10進(jìn)行三維方向上的掃描，同時(shí)記錄第一激光功率計(jì)11和第二激光功率計(jì)12上的功率值，這樣就能得到第一激光功率計(jì)11和第二激光功率計(jì)12上的功率值與三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)10的位置的關(guān)系。第一激光功率計(jì)11與第二激光功率計(jì)12的比值反映了針孔的衍射效率，該比值越大，說明針孔的衍射效率越高，針孔對(duì)準(zhǔn)也就越精確。掃描過程可以逐次減小掃描分辨率和掃描范圍，節(jié)省掃描時(shí)間。最終得到第一激光功率計(jì)11和第二激光功率計(jì)12上功率值的比值最大時(shí)的三維微掃描調(diào)整機(jī)構(gòu)10的位置，此時(shí)針孔對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)最精確。記錄第二激光功率計(jì)12上的功率值、第三激光功率計(jì)13上的功率值和位置探測(cè)器14上激光光斑的質(zhì)心位置，此時(shí)第三激光功率計(jì)13上的功率值與第二激光功率計(jì)12上的功率值之比最小。在點(diǎn)衍射干涉儀工作時(shí)，由于第一激光功率計(jì)11的位置阻擋了光路，需要撤去，此時(shí)就依靠第二激光功率計(jì)12和第三激光功率計(jì)13以及位置探測(cè)器件14實(shí)時(shí)監(jiān)控針孔對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)。如圖3所示，是實(shí)時(shí)監(jiān)控針孔對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)流程圖。實(shí)時(shí)監(jiān)控針孔對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)流程第八步，讀取第三激光功率計(jì)13與第二激光功率計(jì)12的功率計(jì)讀數(shù)，并計(jì)算其比值；第九步，判斷該比值是否與第七步完成對(duì)準(zhǔn)時(shí)的比值相同，如果比值相同，重復(fù)第八步與第九步，如果比值不相同，繼續(xù)接下來的第十步；第十步，讀取位置探測(cè)器探測(cè)14到的光斑質(zhì)心位置；第十一步，判斷第十步獲得的光斑質(zhì)心位置與是否與所述第七步完成對(duì)準(zhǔn)時(shí)的光斑質(zhì)心位置值相同，如果不同，接下來執(zhí)行第十二步，如果相同，接下來執(zhí)行第十三步；第十二步，徑向調(diào)整小孔位置，調(diào)整完畢后返回第十步；第十三步，軸向調(diào)整小孔位置，調(diào)整完畢后返回第八步。整個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控針孔對(duì)準(zhǔn)過程在一個(gè)循環(huán)體內(nèi)不斷的運(yùn)行，以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控針孔對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的目的。在監(jiān)控針孔對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，在計(jì)算機(jī)15的控制下完成的。實(shí)時(shí)記錄第二激光功率計(jì) 12和第三激光功率計(jì)13探測(cè)到的激光功率。針孔的失調(diào)會(huì)導(dǎo)致第三激光功率計(jì)13上探測(cè)到的激光功率與第二激光功率計(jì)12上探測(cè)到的激光功率之比增大，針孔的徑向失調(diào)會(huì)導(dǎo)致位置探測(cè)器14探測(cè)到的光斑質(zhì)心位置變化，通過綜合考慮第三激光功率計(jì)13與第二激光功率計(jì)12探測(cè)到得功率之比的變化與位置探測(cè)器14探測(cè)到的針孔光斑質(zhì)心的變化來判斷針孔的失調(diào)情況，并控制三維微掃描調(diào)整機(jī)構(gòu)10進(jìn)行調(diào)整。以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方法做了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)力要求書所限定，任何在本發(fā)明權(quán)利要求基礎(chǔ)上的改動(dòng)都是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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權(quán)利要求
1.一種用于點(diǎn)衍射干涉儀針孔對(duì)準(zhǔn)的裝置，其特征在于，該裝置包括激光器(1)、激光擴(kuò)束鏡( 、第一分光棱鏡C3)、二分之一波片(4)、第二分光棱鏡( 、第三分光棱鏡(6)、四分之一波片(7)、聚焦鏡(8)、針孔板(9)、三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)、第一激光功率計(jì)(11)、第二激光功率計(jì)(12)、第三激光功率計(jì)(13)、位置探測(cè)器(14)和計(jì)算機(jī)(1 ；所述激光器(1)發(fā)出的光入射到激光擴(kuò)束鏡O)，光經(jīng)激光擴(kuò)束鏡( 擴(kuò)束準(zhǔn)直后入射到第一分光棱鏡(3)，經(jīng)過第一分光棱鏡(3)的光一部分透射、另一部分反射到第二激光功率計(jì)(1 靶面上，經(jīng)過第一分光棱鏡C3)透射出的光入射到二分之一波片(4)上，經(jīng)過二分之一波片(4)的光入射到第二分光棱鏡( 上，經(jīng)過第二分光棱鏡(5)的光全部透過入射到四分之一波片(7)上，經(jīng)過四分之一波片(7)的光入射到聚焦鏡(8)，經(jīng)過聚焦鏡(8)的光匯聚到針孔板(9)上，針孔板(9)安裝在三維掃描調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)上，經(jīng)過針孔板(9)的光一部分發(fā)生衍射后被第一激光功率計(jì)(11)接收、經(jīng)過針孔板(9)的光另一部分反射到聚光鏡(8)，經(jīng)過聚光鏡(8)的光入射到四分之一波片(7)，經(jīng)過四分之一波片(7)的光入射到第二分光棱鏡(5)上，經(jīng)過第二分光棱鏡(5)的光入射到第三分光棱鏡(6)，經(jīng)過第三分光棱鏡(6)的光一部分光透射到位置探測(cè)器(14)、另一部分反射到第三激光功率計(jì)(1 上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于點(diǎn)衍射干涉儀針孔對(duì)準(zhǔn)的裝置，其特征在于，所述第二分光棱鏡( 是偏振分光棱鏡，該第二分光棱鏡( 與二分之一波片(4)配合將經(jīng)過二分之一波片(4)的光全部透過第二分光棱鏡(5)。
3.一種用于點(diǎn)衍射干涉儀針孔對(duì)準(zhǔn)的方法，該方法由計(jì)算機(jī)(1 控制完成，其特征在于，該方法包括以下步驟第一步，設(shè)定三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)的掃描范圍和分辨率；第二步，控制三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)進(jìn)行三維方向上的掃描一步；第三步，同時(shí)記錄第一激光功率計(jì)(11)和第二激光功率計(jì)(12)上的功率計(jì)讀數(shù)，并計(jì)算第一激光功率計(jì)(11)與第二激光功率計(jì)(12)讀數(shù)的比值；第四步，判斷三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)的掃描是否完成，如果否，重復(fù)第二步到第四步，如果是，繼續(xù)進(jìn)行第五步；第五步，將三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)運(yùn)動(dòng)到第一激光功率計(jì)(11)與第二激光功率計(jì)(12)比值最大的地方；第六步，判斷掃描的分辨率是否滿足對(duì)準(zhǔn)要求，如果否，重復(fù)第一步到第六步，在重復(fù)第一步設(shè)定三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)的掃描范圍和分辨率時(shí)，縮小掃描范圍并提高掃描分辨率，如果是，繼續(xù)進(jìn)行第七步；第七步，完成掃描，記錄第一激光功率計(jì)(11)與第二激光功率計(jì)(12)比值，記錄第三功率(1 計(jì)與第二激光功率計(jì)(1 比值，記錄位置探測(cè)器(14)探測(cè)到的光斑質(zhì)心位置；此時(shí)第三激光功率計(jì)(13)上的功率值與第二激光功率計(jì)(12)上的功率值之比最小，實(shí)現(xiàn)針孔對(duì)準(zhǔn)；第八步，讀取第三激光功率計(jì)(13)與第二激光功率計(jì)(12)的功率計(jì)讀數(shù)，并計(jì)算其比值；第九步，判斷該比值是否與所述第七步完成對(duì)準(zhǔn)時(shí)的比值相同，如果是，重復(fù)第八步與第九步，如果否，繼續(xù)進(jìn)行第十步；第十步，讀取位置探測(cè)器(14)探測(cè)到的光斑質(zhì)心位置；第十一步，判斷第十步獲得的光斑質(zhì)心位置是否與所述第七步中獲得的光斑質(zhì)心位置值相同，如果否，繼續(xù)進(jìn)行第十二步，如果是，繼續(xù)進(jìn)行第十三步；第十二步，徑向調(diào)整小孔位置，調(diào)整完畢后返回第十步；第十三步，軸向調(diào)整小孔位置，調(diào)整完畢后返回第八步，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控針孔對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)。
全文摘要
一種用于點(diǎn)衍射干涉儀針孔對(duì)準(zhǔn)的裝置和方法，屬于光學(xué)精密裝調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，目的是為實(shí)現(xiàn)點(diǎn)衍射干涉儀中聚焦光斑與衍射針孔的精確對(duì)準(zhǔn)和對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控而提供的一種用于點(diǎn)衍射干涉儀針孔對(duì)準(zhǔn)的裝置和方法，該裝置包括激光器、激光擴(kuò)束鏡、第一分光棱鏡、二分之一波片、第二分光棱鏡、第三分光棱鏡、四分之一波片、聚焦鏡、針孔板、三維掃描微調(diào)整機(jī)構(gòu)、第一激光功率計(jì)、第二激光功率計(jì)、第三激光功率計(jì)、位置探測(cè)器和計(jì)算機(jī)；本發(fā)明裝置和方法提高了對(duì)準(zhǔn)速度，監(jiān)控針孔對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)便于快速再次對(duì)準(zhǔn)；本發(fā)明采用一個(gè)單獨(dú)的激光功率計(jì)探測(cè)激光器功率的變化，采用激光功率的比值而不是絕對(duì)值反映對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)，克服了激光功率變化對(duì)針孔對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的誤判斷。
文檔編號(hào)G01B9/02GK102564301SQ20111044961
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者于杰, 張海濤, 金春水, 馬冬梅 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所